Cel zajęć laboratoryjnych Oznaczanie współczynnika nasiąkliwości kapilarnej wybranych kamieni naturalnych.

Transkrypt

1 Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej Instrukcja do zajęć laboratoryjnych Eksploatacja i obróbka skał Nr ćwiczenia: Metody badań kamienia naturalnego: Temat: Oznaczanie współczynnika nasiąkliwości kapilarnej 2 Norma: PN-EN 1925:2001 Opracował: dr inż. Paweł Strzałkowski Wprowadzenie Większość materiałów budowlanych, w tym kamienie naturalne to materiały porowate, które mają zdolność podciągania wody. Proces podciągania wody określany jest kapilarnością. Naczynia włoskowate (kapilar) w niektórych kamieniach naturalnych powodują podciąganie wody w wewnętrznych strukturach tych materiałów w momencie ich kontaktu z wilgotnym podłożem. Wysokość podciągania kapilarnego jest zależna do kąta zwilżania (rodzaju cieczy) i średnicy kapilary (wielkości porów). Czym mniejsza średnica porów tym podciąganie kapilarne jest większe. Podciąganie kapilarne jest głównym źródłem zawilgocenia kamienia naturalnego montowanego na ścianach. Dodatkowa wilgoć jest również wprowadzana do elementów kamiennych poprzez występujące w nich zasolenie. Jest to spowodowane higroskopijnością soli, która przez wiele lat była wprowadzana do struktury elementów kamiennych zamontowanych na ścianach wraz z zanieczyszczoną wodą gruntową. Te higroskopijne sole pozostają w ścianie podczas odparowywania wody, jednakże dalej pochłaniają one wilgoć z otoczenia. To podciąganie kapilarne wody a także zasolenie materiałów kamiennych montowanych na ścianach znacznie obniża jakość tych materiałów oraz ich trwałość. Oznaczanie współczynnika nasiąkliwość kapilarnej kamienia naturalnego wykonuje się zgodnie z normą PN-EN 1925:2001. Badanie to polega na wysuszeniu do stałej masy próbki do badania, która następnie zanurza się w wodzie jedną z powierzchni (nigdy powierzchnią obrabianą) na głębokość 3 1 mm i mierzy zmianę jej masy w funkcji czasu (PN-EN 1925:2001) Współczynnik nasiąkliwości kapilarnej wodą mierzy się w kierunku prostopadłym lub równoległym do płaszczyzn anizotropii (uwarstwienia, rozwarstwienia) kamienia. Cel zajęć laboratoryjnych Oznaczanie współczynnika nasiąkliwości kapilarnej wybranych kamieni naturalnych. Aparatura i materiały do badań Próbka do badań Próbki do badań powinny mieć kształt sześcianów o krawędziach 70±5 mm lub 50±5 mm lub walca, którego średnica i wysokość są równe 70±5 mm lub 50±5 mm. Próbki do badania powinny mieć szorstka powierzchnię cięcia lub mogą mieć jedną lub dwie powierzchnie polerowane lub łupane. Powierzchnie te należy umieścić pionowo (powierzchnia obrabiana nigdy nie może być zanurzona). Kuweta zawierającą podkładki do próbek do badania Waga o dokładności 0,1 g Urządzenie do pomiaru liniowego z dokładnością 0,05 mm Kalkulator naukowy, stoper (we własnym zakresie) 1

2 Metoda badania 1. Zważyć badane próbki z dokładnością do 0,1 g i obliczyć powierzchnię zanurzonej podstawy. Wyrazić powierzchnię w metrach kwadratowych. 2. Umieścić próbki w kuwecie 3. Zanurzyć podstawę próbki w wodzie na głębokość 3±1mm 4. Uruchomić stoper 5. Utrzymać stały poziom wody w trakcie całego badania, dodając jej w razie potrzeby 6. Wyjmować kolejno próbki, delikatnie osuszać wilgotną ściereczką i natychmiast zważyć, po czym włożyć je ponownie do kuwety 7. Zanotować czas, który upłynął od początku badania do momentu każdego ważenia (bez jego zatrzymywania w czasie ważenia) Wybór czasów zanurzania zależy od typu kamienia. Dla bardzo nasiąkliwego kamienia, odpowiednie czasy pomiaru to: 1, 3, 5, 10, 15, 30, 60 min. (według normy PN-EN 1925:2001 badania przeprowadza się dodatkowo w 480 i 1440 min.), a dla mało nasiąkliwego: 30, 60 min. (według normy PN-EN 1925:2001 badania przeprowadza się dodatkowo w 180, 480, 1440, 2880, 4320 min.). Badanie uznaje się za zakończone, kiedy różnica pomiędzy dwoma kolejnymi ważeniami nie jest większa niż 1% masy wody pochłoniętej przez próbkę. Przedstawianie wyników Obliczyć współczynnik nasiąkliwości kapilarnej dla każdego pomiaru oraz po zakończeniu badania, ze wzoru: gdzie: C 1 lub C 2 mi md A t C1 współczynnik nasiąkliwości kapilarnej wodą, zmierzony w kierunku prostopadłym 0,5 do płaszczyzn anizotropii kamienia, g/m2 s C2 współczynnik nasiąkliwości kapilarnej wodą, zmierzony w kierunku równoległym 0,5 do płaszczyzn anizotropii kamienia, g/m2 s md masa suchej próbki do badania, g mi kolejne masy próbki w trakcie badania, g A powierzchnia zanurzona w wodzie, m 2 ti czas, który upłynął od początku badania do momentu, w którym wykonano pomiar kolejnej masy próbki mi, s Uzyskane wartości C1 lub C2 wyraża się do trzech cyfr znaczących. Masę wody pochłoniętej, wyrażoną w gramach, dzieli się przez powierzchnię zanurzonej podstawy próbki, w metrach kwadratowych w funkcji pierwiastka kwadratowego z czasu zanurzenia próbki, wyrażonego w sekundach. Uzyskane wyniki należy umieścić na wykresie. i 2

3 nasiąkliwość, g/m pierwiastek kwadratowy z czasu, s 0,5 Rys. 1. Nasiąkliwość kapilarna wodą dla próbki o niskim współczynniku nasiąkliwości mierzona prostopadle do płaszczyzn anizotropii jako funkcja pierwiastka kwadratowego z czasu (C 1=86,0 g/m 2. s 0,5 ) Literatura PN-EN 1925:2001, Metody badań kamienia naturalnego. Oznaczanie współczynnika nasiąkliwości kapilarnej. 3

4 Sprawozdanie z badań Metody badań kamienia naturalnego: Oznaczanie współczynnika nasiąkliwości kapilarnej PN-EN 1925:2001 Grupa Imię i nazwisko studenta Data Numer albumu Ocena 1. Opis ćwiczenia (metoda badania i przebieg badania) 2. Wyniki badań (załącznik 1 i 2) 3. Wnioski 4

5 Załącznik 1. Wyniki badań Nazwa petrograficzna kamienia: Czas pomiaru, s Masa próbki, g Nasiąkliwość, g/m 2 Masa początkowa, g: Pierwiastek kwadratowy z czasu, s 0,5 Powierzchnia zanurzonej podstawy próbki, m 2 : 0,5 Współczynnik nasiąkliwości kapilarnej, g/m2 s 5

6 Załącznik 2. Wykres nasiąkliwości kapilarnej wodą nasiąkliwość, g/m pierwiastek kwadratowy z czasu, s 0,5 6